2.1.2 抑制载波双边带调制
1.DSB调制原理
AM从技术上看非常简单,但在AM信号中,因为发射了没有携带信息的载波而导致调制效率低,如果将离散载波抑制掉(使A0=0),即可得到抑制载波的双边带调制信号(double side band with suppressed carrier,DSB-SC),简称双边带调制(DSB)。双边带调制的原理框图如图2-12所示。
图2-12 双边带调制原理框图
由图2-12可得到DSB信号时域表达式为
sDSB(t)=m(t)cosωct (2-1-20)
式(2-1-20)中,当m(t)为负时sDSB(t)=-|m(t)|cosωct=|m(t)|cos(ωct-π),因此在DSB信号波形中,当m(t)改变极性时会出现反相点,如图2-13所示。
图2-13 DSB信号的波形
由于在调制信号m(t)的过零点处,高频载波相位有180°的突变。DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,如果仍用包络检波方法去解调,信号会发生严重失真,因此需采用相干解调(也称为同步检波)。
2.DSB调制系统的相干解调
信道存在加性高斯白噪声时DSB解调原理框图与AM相干解调原理框图相同如图2-9所示。DSB解调时s(t)为已调信号,s(t)=sDSB(t),解调器输入端的窄带高斯白噪声ni(t)和有用信号分别与相干载波cosωct相乘后,输出分别为
经低通滤波器后,高频分量 会被滤除,输出为有用信号与噪声的叠加,即
3.DSB信号的带宽
在抑制载波的情况下,假设m(t)没有直流分量,利用傅里叶变换的性质,可得到sDSB(t)的频域表达式为
由式(2-1-24)可画出其频谱图如图2-14所示。
图2-14 DSB频谱图
由图2-14知,DSB信号的频谱SDSB(ω)是调制信号m(t)信号的频谱的线性搬移,因而DSB是一种线性调制。从图中可得DSB信号占用带宽与AM相同,即
BDSB=BAM=2fH(Hz) (2-1-25)
式中,fH是基带信号的最高频率(即基带信号的带宽)。
4.DSB信号功率
DSB信号的总功率只包括边带功率部分,没有载波功率,因此,DSB信号的功率利用率为100%。
5.DSB调制效率
DSB信号与AM信号相比,因为不存在载波成分,因此没有在离散载波上功率的浪费,所以DSB信号的调制效率是100%,有用功率与调制信号的总功率相同,调制效率ηDSB=1。综合以上所述,DSB信号具有如下特点:
(1)DSB信号的包络与m(t)不成线性关系,当m(t)为正极性时,SDSB(t)的包络与m(t)成正比,当m(t)为负极性时,SDSB(t)的包络与m(t)沿时间轴翻转180°后的波形成正比,即当m(t)过零点时,SDSB(t)在m(t)过零点处的高频载波信号的相位发生180°突变。这意味着,DSB信号中的信息既记载于已调信号的振幅变化中,也记载于已调载波信号的相位变化之中,故不能采用包络检波(简单),而需要采用相干解调(复杂)。
(2)占用带宽与AM相同,是基带信号带宽的2倍。
(3)调制效率高(100%)。因为DSB信号中不存在载波分量,全部功率都用于传输信息。
(4)应用场合较少,主要用于FM立体声中的减信号的调制,模拟彩色TV系统中的色差信号调制。